Kuhesabu eneo la wazi, mzunguko wa mvua na mtiririko wa maji. Njia ya kuamua mzunguko wa mvua kwa chaneli iliyo na uso mbaya

mtiririko, mzunguko wa mvua, radius ya majimaji, kiwango cha mtiririko na uzito, kasi ya wastani ya mtiririko

Mitiririko yote ya maji imegawanywa katika aina mbili:

1) shinikizo - bila uso wa bure;

2) yasiyo ya shinikizo - na uso wa bure.

Mitiririko yote ina mambo ya kawaida ya majimaji: mikondo, eneo la bure, kiwango cha mtiririko, kasi. Hapa kuna faharasa fupi ya maneno haya ya majimaji.

uso wa bure - hii ni interface kati ya kioevu na gesi, shinikizo ambalo kawaida ni sawa na shinikizo la anga (Mchoro 7a). Uwepo au kutokuwepo kwake huamua aina ya mtiririko: yasiyo ya shinikizo au shinikizo. Mtiririko wa shinikizo, kama sheria, huzingatiwa kwenye bomba la maji (Mchoro 7, b) - hufanya kazi na sehemu kamili ya msalaba. Yasiyo ya shinikizo - katika maji taka (Mchoro 7, c), ambayo bomba haijajazwa kabisa, mtiririko una uso wa bure na huenda kwa mvuto, kutokana na mteremko wa bomba.

Kuhuisha ni mtiririko wa kimsingi wa mtiririko wenye eneo lisilo na kikomo la sehemu nzima. Mtiririko unajumuisha kifungu cha jets (Mchoro 7d).

Eneo wazi la mtiririko (m2) - ni eneo la sehemu ya msalaba ya mtiririko wa perpendicular kwa streamlines (ona Mtini. 7d).

kiwango cha mtiririko q(au Q) ni kiasi cha kioevu V kupita katika eneo la mtiririko kwa wakati wa kitengo t :

q = V/t.

Vitengo vya mtiririko katika SI m3/s, na katika mifumo mingine: m3/h, m3/siku, l/s.

Wastani wa kasi ya mtiririko v (m/s) - ni mgawo wa kiwango cha mtiririko uliogawanywa na eneo wazi:

Viwango vya mtiririko wa maji katika usambazaji wa maji na mitandao ya mifereji ya maji taka ya majengo kawaida huwa kwa agizo la 1 m/s.

Maneno mawili yanayofuata yanarejelea mtiririko usio na shinikizo.

mzunguko wa mvua (m) - hii ni sehemu ya mzunguko wa eneo la mtiririko ambapo kioevu hukutana na kuta imara. Kwa mfano, katika mtini. 7 , katika thamani ni urefu wa arc ya mduara, ambayo huunda sehemu ya chini ya sehemu ya bure ya mtiririko na inawasiliana na kuta za bomba.

Radi ya hydraulic R (m) - huu ni uwiano wa fomu inayotumika kama kigezo kilichokokotolewa katika kanuni za mtiririko wa mvuto.

Mada 1.3: “Mtiririko wa maji. Hesabu ya majimaji ya bomba rahisi»

Inapita kupitia mashimo madogo kwenye ukuta mwembamba kwa shinikizo la mara kwa mara. Outflow chini ya ukandamizaji usio kamili. Kumalizika kwa muda chini ya kiwango. Toka kupitia nozzles kwa shinikizo la mara kwa mara. Kumalizika kwa muda kutoka chini ya shutter katika tray ya usawa.

Shimo linachukuliwa kuwa ndogo ikiwa urefu wake hauzidi 0.1 H, wapi
H- ziada ya uso wa bure wa kioevu juu ya katikati ya mvuto wa shimo (Mchoro 1).

Ukuta unachukuliwa kuwa nyembamba ikiwa unene wake d< (1,5…3,0) d(tazama tini. 1). Wakati hali hii inakabiliwa, thamani ya d haiathiri asili ya maji ya nje kutoka kwenye shimo, kwani jet ya maji inayozunguka inagusa tu makali makali ya shimo.


Mchele. 1. Kutoka kwa maji kutoka kwenye shimo
katika ukuta mwembamba

Kwa kuwa chembe za kioevu huelekea kwenye shimo kando ya trajectories ya curvilinear ya nguvu za inertia, ndege inayotoka kwenye shimo imebanwa. Kutokana na hatua ya nguvu zisizo na nguvu, jet inaendelea mkataba hata baada ya kuondoka kwenye shimo. Mfinyazo mkubwa zaidi wa ndege, kama majaribio yanavyoonyesha, huzingatiwa katika sehemu ya c-c kwa umbali wa takriban (0.5 ... 1.0) d kutoka kwa makali ya pembejeo ya shimo (tazama Mchoro 1). Sehemu hii inaitwa compressed. Kiwango cha ukandamizaji wa jet katika sehemu hii inakadiriwa uwiano wa compression e:

,

ambapo w c na w, mtawaliwa, ni eneo la sehemu ya bure iliyoshinikwa ya jet na eneo la shimo.

Kasi ya wastani ya ndege V c katika sehemu iliyobanwa c-c saa R 0 = R at huhesabiwa kulingana na fomula iliyopatikana kutoka kwa mlinganyo wa D. Bernoulli, uliokusanywa kwa sehemu I-I na c-c (ona Mchoro 1):

,

ambapo j ni mgawo wa kasi wa shimo.

Kulingana na equation ya trajectory ya jet inapita nje ya shimo, usemi mwingine wa mgawo j unapatikana:

Katika fomula (3) na (4) a ni mgawo wa Coriolis, z ni mgawo wa buruta shimo, Xi na y i ni kuratibu za hatua iliyochukuliwa kiholela ya trajectory ya ndege, iliyopimwa kutoka katikati ya shimo.

Kwa kuwa shinikizo linapotea hasa karibu na orifice, ambapo kasi ni ya kutosha juu, tu kupoteza kichwa cha ndani.

Mtiririko wa maji Q kupitia shimo ni:

.

Hapa m ni mgawo wa mtiririko wa orifice, ambayo inazingatia athari za upinzani wa majimaji na ukandamizaji wa ndege kwenye kiwango cha mtiririko wa kioevu. Kwa kuzingatia usemi wa m, formula (1.25) inachukua fomu:

Thamani za coefficients e, z, j, m kwa shimo huamuliwa kwa nguvu. Imeanzishwa kuwa wanategemea sura ya shimo na nambari ya Reynolds. Hata hivyo, kwa nambari za juu za Reynolds (Re ³ 10 5), vigawo hivi havitegemei Re na kwa mashimo ya duara na mraba yenye mgandamizo mzuri wa jeti ni: e = 0.62…0.64, z = 0.06, j = 0.97 …0.98, m = 0.60…0.62.

Pua inaitwa bomba la tawi na urefu wa 2.5 d £ L n £5 d(Mchoro 2) unaohusishwa na shimo ndogo kwenye ukuta mwembamba ili kubadilisha sifa za majimaji ya outflow (kasi, kiwango cha mtiririko wa maji, trajectory ya ndege).

Mchele. 2. Kutoka kwa njia tofauti
na nozzles zinazozunguka

Nozzles ni cylindrical (nje na ndani), conical (converging na diverging) na conoidal, yaani, ilivyoelezwa kwa namna ya ndege inapita kutoka shimo.

Matumizi ya aina yoyote ya pua husababisha kuongezeka kwa mtiririko wa maji. Q kutokana na utupu unaojitokeza ndani ya pua katika eneo la sehemu iliyoshinikizwa c-c (tazama Mchoro 2) na husababisha kuongezeka kwa shinikizo la mtiririko.

Kasi ya wastani ya kioevu kutoka kwa pua V na matumizi Q imedhamiriwa kulingana na fomula zilizopatikana kutoka kwa usawa wa D. Bernoulli, iliyoandikwa kwa sehemu 1-1 (katika tank ya shinikizo) na ndani (kwenye plagi ya pua, Mchoro 2).

Hapa - mgawo wa kasi ya nozzle,

z n - mgawo wa upinzani wa pua.

Kwa sehemu ya plagi ndani, mgawo wa ukandamizaji wa ndege e = 1 (pua katika eneo hili inafanya kazi na sehemu kamili), kwa hiyo, kiwango cha mtiririko wa pua m n = j n.

Kiwango cha mtiririko wa kioevu kinachotoka kwenye pua huhesabiwa kulingana na fomu inayofanana na formula (7),

Hydrodynamics- sehemu ya hydraulics, ambayo inasoma sheria za mwendo wa maji na mwingiliano wake na nyuso za kudumu na za kusonga.

Ikiwa chembe za mtu binafsi za mwili imara kabisa zimeunganishwa kwa ukali, basi vifungo vile havipo kwenye kati ya kioevu inayohamia. Harakati ya maji ina harakati ngumu sana ya molekuli ya mtu binafsi.

3.1. Dhana za kimsingi za mwendo wa maji

sehemu ya kuishiω (m²) inahusu eneo la sehemu ya msalaba ya mtiririko, perpendicular kwa mwelekeo wa mtiririko. Kwa mfano, sehemu ya kuishi ya bomba ni mduara (Mchoro 3.1, b); sehemu ya wazi ya valve ni pete yenye kipenyo cha ndani kinachobadilika (Mchoro 3.1, b).

Mchele. 3.1. Sehemu za kuishi: a - mabomba, b - valves

mzunguko wa mvuaχ ("chi") - sehemu ya mzunguko wa sehemu ya kuishi, iliyopunguzwa na kuta imara (Kielelezo 3.2, kilichoonyeshwa na mstari ulioenea).

Mchele. 3.2. mzunguko wa mvua

Kwa bomba la pande zote

ikiwa pembe iko kwenye radiani, au

kiwango cha mtiririko Q- kiasi cha kioevu V inapita kwa wakati wa kitengo t kupitia sehemu ya kuishi ω.

Wastani wa kasi ya mtiririko υ - kasi ya maji, imedhamiriwa na uwiano wa mtiririko wa maji Q kwa eneo wazi ω

Kwa kuwa kasi ya harakati ya chembe mbalimbali za kioevu hutofautiana kutoka kwa kila mmoja, kwa hiyo, kasi ya harakati ni wastani. Katika bomba la pande zote, kwa mfano, kasi kwenye mhimili wa bomba ni ya juu, wakati kwenye kuta za bomba ni sawa na sifuri.

Kipenyo cha mtiririko wa majimaji R- uwiano wa sehemu ya bure kwa mzunguko wa mvua

Mtiririko wa maji unaweza kuwa thabiti na usio thabiti. imara harakati ni harakati ya maji ambayo katika hatua fulani katika chaneli shinikizo na kasi hazibadilika kwa wakati

υ = f(x,y,z)

P = φ f(x,y,z)

Harakati, ambayo kasi na shinikizo hubadilika sio tu kutoka kwa kuratibu za nafasi, lakini pia kutoka kwa wakati, inaitwa kutokuwa na utulivu au thabiti.

υ = f 1 (x, y, z, t)

P = φ f 1 (x, y, z, t)

Sawazisha(inayotumiwa kwa mwendo usio na utulivu) ni curve, katika kila hatua ambayo vector ya kasi kwa wakati fulani inaelekezwa kwa tangentially.

Bomba la sasa- uso wa tubular unaoundwa na mkondo na sehemu ya msalaba usio na kipimo. Sehemu ya mtiririko iliyo ndani ya tube ya sasa inaitwa cheza.

Mchele. 3.3. Kuboresha na trickle

Mtiririko wa maji unaweza kuwa shinikizo au sio shinikizo. shinikizo kichwa mtiririko unazingatiwa katika njia zilizofungwa bila uso wa bure. Mtiririko wa shinikizo huzingatiwa kwenye bomba na shinikizo lililoongezeka (chini). Kutokuwa na shinikizo- mtiririko na uso wa bure, unaozingatiwa katika njia za wazi (mito, njia za wazi, flumes, nk). Katika kozi hii, mtiririko wa shinikizo pekee utazingatiwa.

Mchele. 3.4. Bomba yenye kipenyo cha kutofautiana kwa mtiririko wa mara kwa mara

Kutoka kwa sheria ya uhifadhi wa jambo na uthabiti wa mtiririko hufuata mwendelezo equation mikondo. Hebu fikiria bomba yenye sehemu ya msalaba ya bure ya kutofautiana (Mchoro 3.4). Mtiririko wa maji kupitia bomba katika sehemu zake yoyote ni mara kwa mara, i.e. Q 1 \u003d Q 2 \u003d const, wapi

ω 1 υ 1 = ω 2 υ 2

Kwa hivyo, ikiwa mtiririko kwenye bomba unaendelea na unaendelea, basi equation ya kuendelea itachukua fomu:

3.2. Mlinganyo wa Bernoulli kwa kiowevu bora

Mlinganyo wa Daniil Bernoulli, uliotolewa mnamo 1738, ndio mlinganyo wa kimsingi wa hidrodynamics. Inatoa kiungo kati ya shinikizo P, kasi ya wastani υ na urefu wa piezometric z katika sehemu mbalimbali za mtiririko na inaelezea sheria ya uhifadhi wa nishati ya maji ya kusonga. Mlinganyo huu hutatua matatizo mbalimbali.

Fikiria bomba la kipenyo cha kutofautiana kilicho katika nafasi kwenye pembe β (Mchoro 3.5).

Mchoro.3.5. Mpango wa kupata mlinganyo wa Bernoulli kwa giligili bora

Hebu tuchague kiholela sehemu mbili kwenye sehemu ya bomba inayozingatiwa: sehemu 1-1 na sehemu 2-2 . Juu ya bomba kutoka sehemu ya kwanza hadi ya pili husonga kioevu, kiwango cha mtiririko ambacho ni sawa na Q.

Inatumika kupima shinikizo la kioevu piezometers- zilizopo za kioo zenye kuta nyembamba ambazo kioevu huongezeka hadi urefu. Katika kila sehemu, piezometers imewekwa, ambayo kiwango cha kioevu kinaongezeka hadi urefu tofauti.

Mbali na piezometers katika kila sehemu 1-1 na 2-2 bomba imewekwa, mwisho wa bent ambayo inaelekezwa kuelekea mtiririko wa kioevu, kinachoitwa bomba la pitot. Kioevu kwenye mirija ya shimo pia huinuka hadi viwango tofauti kinapopimwa kutoka mstari wa piezometric.

Mstari wa piezometric unaweza kujengwa kama ifuatavyo. Ikiwa kati ya sehemu 1-1 na 2-2 weka piezometers kadhaa sawa na kuteka curve kupitia usomaji wa viwango vya kioevu ndani yao, basi tutapata mstari uliovunjika (Mchoro 3.5).

Hata hivyo, urefu wa viwango katika mirija ya Pitot kuhusiana na mstari wa mlalo holela 0-0 kuitwa ndege ya kulinganisha, itakuwa sawa.

Ikiwa mstari umechorwa kupitia usomaji wa viwango vya kioevu kwenye mirija ya Pitot, basi itakuwa ya usawa na itaakisi. kiwango cha jumla cha nishati ya bomba.

Kwa sehemu mbili za kiholela 1-1 na 2-2 mtiririko wa maji bora, equation ya Bernoulli ina fomu ifuatayo:

Tangu sehemu 1-1 na 2-2 huchukuliwa kiholela, basi equation inayotokana inaweza kuandikwa tena tofauti:

Kwa mtazamo wa nishati, kila neno katika equation linawakilisha aina fulani za nishati:

z1 na z2 ni nishati za nafasi maalum zinazoonyesha nishati inayoweza kutokea katika sehemu za msalaba 1-1 na 2-2 ;
- nishati maalum ya shinikizo inayoonyesha nishati inayowezekana ya shinikizo katika sehemu sawa;
- nishati maalum ya kinetic katika sehemu sawa.

Kwa hivyo, kulingana na equation ya Bernoulli, jumla ya nishati maalum ya maji bora katika sehemu yoyote ya msalaba ni mara kwa mara.

Mlinganyo wa Bernoulli pia unaweza kufasiriwa kwa njia ya kijiometri. Ukweli ni kwamba kila neno la equation lina mwelekeo wa mstari. Ukiangalia Mchoro 3.5, unaweza kuona kwamba z1 na z2 ni urefu wa kijiometri wa sehemu. 1-1 na 2-2 juu ya ndege ya kulinganisha; - urefu wa piezometric; - urefu wa kasi katika sehemu maalum.

Katika kesi hii, equation ya Bernoulli inaweza kusomwa kama ifuatavyo: jumla ya urefu wa kijiometri, piezometric na kasi kwa maji bora ni mara kwa mara.

3.3. Mlinganyo wa Bernoulli kwa kiowevu halisi

Mlinganyo wa Bernoulli wa mtiririko wa giligili halisi ni tofauti kwa kiasi fulani na mlinganyo

Ukweli ni kwamba wakati maji ya viscous halisi yanasonga, nguvu za msuguano hutokea, kushinda ambayo maji hutumia nishati. Matokeo yake, jumla ya nishati maalum ya kioevu katika sehemu ya msalaba 1-1 itakuwa kubwa kuliko jumla ya nishati maalum katika sehemu ya msalaba 2-2 kwa kiasi cha nishati iliyopotea (Mchoro 3.6).

Mchoro.3.6. Mpango wa kupata mlinganyo wa Bernoulli kwa giligili halisi

Nishati iliyopotea au shinikizo iliyopotea imeonyeshwa na pia ina mwelekeo wa mstari.

Equation ya Bernoulli kwa giligili halisi itaonekana kama:

Kutoka kwenye Mchoro 3.6 inaweza kuonekana kuwa maji yanapotoka kwenye sehemu 1-1 hadi sehemu 2-2 kichwa kilichopotea kinaongezeka kila wakati (kichwa kilichopotea kina alama ya kivuli cha wima). Kwa hivyo, kiwango cha nishati ya awali, ambayo kioevu iko katika sehemu ya kwanza, kwa sehemu ya pili itakuwa jumla ya vipengele vinne: urefu wa kijiometri, urefu wa piezometri, urefu wa kasi na kichwa kilichopotea kati ya sehemu. 1-1 na 2-2 .

Kwa kuongeza, coefficients mbili zaidi α 1 na α 2 zilionekana katika equation, ambayo inaitwa. Migawo ya Coriolis na hutegemea utawala wa mtiririko wa maji (α = 2 kwa utawala wa laminar, α = 1 kwa utawala wa misukosuko).

sehemu ya kuishi(ώ) ni sehemu ya msalaba wa mtiririko, iko kawaida kwa mwelekeo wa kasi ya wastani ya sasa na imefungwa kutoka chini na njia, na kutoka juu na uso wa maji.

Ili kujifunza sehemu ya wazi na mzunguko wa mvua, usawa hutumiwa, wapi. Katika kila moja ya mipangilio hii, vipimo vya kina vinafanywa kwa pointi fulani (Jedwali 11).

Jedwali 11 Futa vipimo vya kina vya sehemu

Umbali kati ya pointi za kipimo kwenye usawa hutegemea upana wa mkondo na inachukuliwa kwa upana wa 1 hadi 5 m - baada ya 0.5 m, na kutoka 5 hadi 10 m - baada ya 0.5-1.0 m.

Kuamua eneo la sehemu ya kuishi, wasifu wa sehemu zote za kila sehemu umejengwa kwenye karatasi ya milimita (Mchoro 5). Kwa uwazi, kiwango cha wima (kwa kina) hutumiwa mara 10 zaidi kuliko ile ya usawa. Juu ya wasifu, kiwango cha maji na tarehe ya kipimo hutumiwa.

Kielelezo 5 Sehemu ya msalaba ya lango

Sehemu ya sehemu ya bure imedhamiriwa kama jumla ya maeneo ya maumbo ya kijiometri (trapezoid na pembetatu za kulia kwenye pwani) kulingana na fomula:

ambapo b ni umbali wa mara kwa mara kati ya pointi za kipimo, m;

b n - umbali kati ya pointi kali, m;

H 1, H 2 .... H n- kina katika pointi za kipimo, m.

Sehemu ya sehemu ya bure imehesabiwa kwa usawa wa juu c), kati (c) na chini n). Eneo la wastani la wazi linahesabiwa na formula:

mzunguko wa mvua(χ) ni urefu wa mstari wa chini wa mto kati ya kingo za maji. Inakokotolewa kama jumla ya hypotenuses za pembetatu za kulia kwa kutumia fomula

+ 2 + ………

ambapo b 2 umbali wa mara kwa mara kati ya pointi za kipimo, m;

b n - umbali kati ya pointi kali;

H 1, H 2, H n) ni kina cha vipimo vya wima, m.

Mzunguko wa mvua huhesabiwa pamoja na sehemu za juu za v, kati c na chini. Kiwango cha wastani cha mzunguko wa cp (m) huhesabiwa kwa fomula

Cp = 0.25 (v +2 s + n).

Radi ya majimaji ( R) ni uhusiano na cf. Kwa chaneli ambazo upana wake uko karibu na eneo lenye mvua, R=H cf.

gharama Q(m 3 / sec) ya maji katika mto ni kiasi cha maji yanayopita katika sehemu ya msalaba katika sekunde moja

Kujua mtiririko wa maji na eneo la vyanzo vya mto F, hesabu moduli ya kuzama M(au q, l/sek s 1 km 2).

Vituo vya kupimia maji

Uchunguzi wa urefu (H) wa kiwango cha maji (HC) katika mto unafanywa kwa kupima maji. Tofautisha: rundo, rack, moja kwa moja na machapisho mengine ya maji. Uchunguzi juu yao kawaida hufanywa mara mbili kwa siku - masaa 8 na 20.



rundo nguzo ya kupimia maji ina mirundo inayoendeshwa kwa umbali fulani kutoka kwa nyingine hadi chini au ukingo wa mito na kando ya mpangilio (Mchoro 6). Ya juu kabisa ina nambari 1, haijafurika hata wakati wa mafuriko ya juu. Nyuma yake, karibu na mto, ni rundo No 2, nk. Rundo la mwisho, la chini linaendeshwa chini ya mto, kichwa chake daima kimejaa mafuriko. Vichwa vya rundo huinuka juu ya ardhi kwa si zaidi ya cm 10-15. Umbali kati ya piles hupimwa na piles hupigwa (ziada kati yao si zaidi ya cm 40-50).

Mchoro 6 Kipimo cha maji cha rundo

Urefu wa kiwango cha maji hupimwa kwa kutumia kupima maji ya portable, ambayo huwekwa kwenye kichwa cha rundo.

Raka Kituo cha mita ya maji kina reli moja au zaidi ya mita ya maji iliyounganishwa kwa nguvu kwenye ukuta wa muundo au kwa piles maalum.

Otomatiki kituo cha maji. Kwenye mito na mito iliyodhibitiwa na kushuka kwa kasi kwa kiwango cha maji, pamoja na machapisho ya kawaida ya kupimia maji, rekodi zimewekwa ambazo zinaendelea kurekodi viwango vya maji. Ufungaji wa rekodi za Valdai mara nyingi hufanyika kwenye ukingo wa mto kwenye kibanda kidogo juu ya saruji iliyoimarishwa au kisima cha mbao, ambacho kinaunganishwa na bomba la usambazaji kwenye mto. Kiwango sawa cha maji kinarejeshwa kisimani kama mtoni (Mchoro 7).

Mchoro 7 Usanidi wa kinasa cha ufukweni

Katika mahesabu ya majimaji, kuashiria vipimo na sura ya sehemu ya msalaba wa mtiririko, dhana ya sehemu ya kuishi na vipengele vyake: mzunguko wa mvua na radius ya hydraulic.

sehemu ya kuishi uso ndani ya mkondo, inayotolewa kwa kawaida kwa mikondo, inaitwa.

Kwa bomba la pande zote, wakati sehemu nzima ya msalaba imejaa kioevu, sehemu ya kuishi ni eneo la duara: (Mchoro 3.6).

Mchele. 3.6. Vipengele vya mtiririko

mzunguko wa mvua piga sehemu hiyo ya mzunguko wa sehemu ya bure ambayo kioevu huwasiliana na kuta za bomba(Mtini.3.6) . Mzunguko wa mvua kawaida huonyeshwa kwa Kigiriki (chi). Kwa bomba la pande zote lililojaa kioevu kabisa, eneo la mvua ni sawa na mduara:

Radi ya hydraulic inayoitwa uwiano wa sehemu ya bure kwa mzunguko wa mvua, i.e. thamani

Thamani hii ina sifa maalum, i.e. kwa urefu wa kitengo cha mzunguko wa mvua, eneo la wazi. Ni rahisi kuhitimisha kwamba mtiririko na radius kubwa zaidi ya majimaji, vitu vingine kuwa sawa, ina nguvu ya chini ya msuguano inayotumiwa kwenye uso wa mvua.

Kwa mabomba ya pande zote yaliyojaa kioevu kabisa, radius ya majimaji ni sawa na robo ya kipenyo:

Kuanzishwa kwa radius ya hydraulic kama mwelekeo wa tabia hufanya iwezekanavyo kulinganisha, kulingana na kigezo cha kufanana (Re), inapita na maumbo tofauti ya sehemu ya bure.

Dhana za msingi zinazozingatiwa huruhusu kutatua matatizo mbalimbali ya vitendo ya hydraulics.

Mfano 3.1. Amua kiwango cha mtiririko katika bomba. Kipenyo, kiwango cha mtiririko wa maji (kiowevu kisichoweza kushikana) -.

Suluhisho. Kasi inayotaka.

Wacha tuamue eneo la sehemu ya kuishi:

Kiwango cha mtiririko:

3.6. Mlinganyo wa kasi kwa mtiririko wa maji

Majimaji ni mitambo ya kiufundi ya maji, ambayo mara nyingi hutumia njia zilizorahisishwa kutatua matatizo ya kihandisi. Katika hali nyingi, wakati wa kutatua shida za vitendo vya majimaji, ni rahisi kutumia dhana kuu za mechanics kama kasi (equation ya kasi) na nishati ya kinetic.

Katika suala hili, ni muhimu kuzingatia uwezekano wa kuhesabu kasi na nishati ya kinetic ya mtiririko wa maji kutoka kwa kasi ya wastani, na si kutoka kwa kasi halisi ya ndani. Hii itarahisisha sana mahesabu ya majimaji.

Kwa mwili wa nyenzo na wingi wa kusonga kwa kasi, mabadiliko ya kasi kwa muda kutokana na hatua ya nguvu inaonyeshwa na equation ya vector.

iko wapi ongezeko la kasi kutokana na kasi.

Kioevu ni mfumo wa nyenzo, kwa hivyo sheria ya msingi ya mechanics inaweza kutumika kwa misa yoyote iliyotengwa nayo.

Wacha tutumie nadharia hii ya mechanics kwa sehemu ya mtiririko wa maji na kiwango cha mtiririko kati ya sehemu 1-1 na 2-2 (sehemu iliyochaguliwa imetiwa kivuli). Tunajifunga kwa kuzingatia tu mwendo wa kutosha wa maji (Mchoro 3.7).

Baada ya muda, sehemu hii itahamia kwenye nafasi iliyopangwa na sehemu. Kiasi cha vitu hivi, na, kwa hivyo, wingi wao ni sawa, kwa hivyo ongezeko la kasi litakuwa sawa na

Ongezeko hili la kasi linatokana na msukumo wa nguvu zote za nje zinazofanya kazi kwa kiasi cha kioevu kati ya sehemu 1-1 na 2-2. Nguvu za nje zinazotumiwa kwa kiasi kilichochaguliwa ni mvuto wa kiasi kizima, nguvu za shinikizo katika sehemu ya kwanza na ya pili (ya kawaida kwa sehemu hizi na kuelekezwa ndani ya kiasi), pamoja na majibu ya kuta za bomba, ambazo zinajumuisha. shinikizo na nguvu za msuguano kusambazwa juu ya kiasi cha uso wa upande.

Mchele. 3.7. Utumiaji wa mlinganyo wa kasi

kwa mtiririko wa maji

Equation ya kasi (3.7) kwa kesi inayozingatiwa inaweza kuandikwa kama

Baada ya kufupisha kwa

Kukusanya makadirio ya mlingano huu wa vekta kwenye shoka tatu za kuratibu, tunapata milinganyo mitatu ya aljebra yenye mambo matatu yasiyojulikana - .

L. Euler alipendekeza mbinu rahisi ya picha ya kutafuta nguvu. Kuhamisha masharti yote katika fomula (3.?) katika mwelekeo mmoja, tunaweza kuiwakilisha kama jumla ya vivekta:

ambapo vector inachukuliwa kwa ishara kinyume (yaani, kwa mwelekeo kinyume na moja halisi). Kwa mujibu wa usemi huu (3.10), nguvu inaweza kupatikana kwa kuunda poligoni iliyofungwa ya nguvu, kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 3.7, a.

Mchanganuo unaonyesha kuwa wakati wa kuhesabu kasi na nishati ya kinetic kutoka kwa kasi ya wastani, kosa linaruhusiwa, ambalo linaweza kuzingatiwa kwa kutumia coefficients mbili:

mgawo wa Boussinesq wakati wa kuhesabu kasi;

Mgawo wa Coriolis katika mlinganyo wa Bernoulli wakati wa kukokotoa nishati ya kinetiki.

Thamani ya coefficients zote mbili inategemea asili ya usambazaji wa kasi katika sehemu ya msalaba wa mtiririko wa maji. Kwa mazoezi, kukiwa na hali ya msukosuko ya mwendo, mgawo wa Coriolis, na mgawo wa Boussinesq. Kwa hiyo, ni kawaida kudhaniwa Hata hivyo, kuna matukio ya mtu binafsi wakati inafikia maadili makubwa, na kisha kupuuza kunaweza kusababisha makosa makubwa.

Tabia za hydraulic za mtiririko wa maji. Matumizi.

sehemu ya kuishi mtiririko ni uso (sehemu ya msalaba) ya kawaida kwa njia zote zinazoivuka na kulala ndani ya mtiririko wa maji. Eneo la sehemu ya kuishi linaonyeshwa na barua ω . Kwa mkondo wa msingi wa kioevu, dhana hutumiwa sehemu hai ya mkondo wa kimsingi (sehemu ya mkondo perpendicular kwa mikondo), eneo ambalo linaonyeshwa na dω.

mzunguko wa mvua mtiririko - mstari ambao kioevu hugusana na nyuso za chaneli katika sehemu fulani ya kuishi. Urefu wa mstari huu unaonyeshwa na barua c .

Katika mtiririko wa shinikizo, mzunguko wa mvua unafanana na mzunguko wa kijiometri, kwani mtiririko wa maji unawasiliana na kuta zote imara.

Radi ya haidroli R mtiririko ni thamani inayotumiwa mara nyingi katika majimaji, ambayo ni uwiano wa eneo la sehemu ya bure. ω kwa mzunguko wa mvua c :

Kwa harakati ya shinikizo kwenye bomba la sehemu ya msalaba wa mviringo, radius ya majimaji itakuwa sawa na:

,

hizo. robo ya kipenyo, au nusu ya radius ya bomba.

Kwa mtiririko usio na shinikizo wa sehemu ya msalaba wa mstatili na vipimo, radius ya hydraulic inaweza kuhesabiwa na formula.

.

Uso wa bure wa kioevu hauzingatiwi wakati wa kuamua mzunguko wa mvua.

Kiwango cha mtiririko wa maji (kiwango cha mtiririko wa kioevu)- kiasi cha maji yanayotiririka kwa kila wakati wa kitengo kupitia sehemu ya mtiririko huru.

Tofautisha kati ya mtiririko wa maji ya volumetric, wingi na uzito.

Kiwango cha mtiririko wa ujazo ni kiasi cha kioevu kinachotiririka kwa kila kitengo kupitia eneo la mtiririko wa bure. Kiwango cha mtiririko wa ujazo wa kioevu kawaida hupimwa ndani m 3 / s , dm 3 / s au l/s . Inahesabiwa kulingana na formula

wapi Q - mtiririko wa kiasi cha kioevu;

W ni kiasi cha kioevu kinachopita kwenye eneo la mtiririko;

t ni wakati wa mtiririko wa kioevu.

Kiwango cha mtiririko wa wingi wa kioevu ni wingi wa kioevu kinachotiririka kwa kila kitengo kupitia eneo la mtiririko wa bure. Mtiririko wa wingi kwa kawaida hupimwa kwa kg/s, g/s au t/s na huamuliwa na fomula

wapi QM - kiwango cha mtiririko wa kioevu;

M ni wingi wa maji yanayotiririka kupitia eneo la mtiririko huru,

t ni wakati wa mtiririko wa kioevu.

Kiwango cha mtiririko wa wingi wa kioevu ni uzito wa kioevu kinachozunguka kwa muda wa kitengo kupitia eneo la mtiririko wa bure. Mtiririko wa uzito kawaida hupimwa ndani N/s , KN/s . Njia ya kuamua inaonekana kama hii:

wapi QG - kiwango cha mtiririko wa uzito wa kioevu;

G ni uzito wa maji yanayotiririka kupitia eneo la mtiririko huru,

t ni wakati wa mtiririko wa kioevu.

Kiwango cha mtiririko wa kiasi kinachotumiwa zaidi cha kioevu. Kwa kuzingatia ukweli kwamba mtiririko umeundwa na jets za msingi, basi kiwango cha mtiririko pia kinaundwa na gharama za jeti za maji ya msingi. dQ.



Matumizi ya mtiririko- kiasi cha kioevu dW kupitia sehemu ya bure ya mtiririko kwa kila wakati wa kitengo. Kwa njia hii:

Ikiwa usemi wa mwisho umeunganishwa juu ya eneo la sehemu ya msalaba wa mtiririko, tunaweza kupata fomula ya kiwango cha mtiririko wa kioevu, kama jumla ya viwango vya mtiririko wa jeti za msingi.

Utumiaji wa fomula hii katika mahesabu ni ngumu sana, kwani viwango vya mtiririko wa vijito vya kioevu vya msingi katika sehemu tofauti za sehemu ya msalaba ni tofauti. Kwa hiyo, katika mazoezi, kuamua kiwango cha mtiririko, dhana ya kiwango cha wastani cha mtiririko hutumiwa mara nyingi zaidi.

Kiwango cha wastani cha mtiririko wa kioevu V cf katika sehemu fulani, hii ni kasi ya mtiririko ambayo haipo, ni sawa kwa pointi zote za sehemu ya moja kwa moja, ambayo kioevu kingepaswa kusonga ili kiwango chake cha mtiririko kiwe sawa na halisi.